CN115871018A - 一种工业机器人关节驱动自锁蜗轮蜗杆减速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蜗轮蜗杆减速器技术领域，具体说是一种工业机器人关节驱动自锁蜗轮蜗杆减速器，安装座上通过轴承旋设有支撑轴，全齿蜗轮通过花键轴套固定设置在支撑轴上，驱动蜗杆通过轴承旋设在安装座上，定位驱动机构设置在安装座上，且定位驱动机构与支撑轴相互配合设置，辅助锁紧机构设置在定位驱动机构上，且辅助锁紧机构与支撑轴相互配合设置；本减速器设置一组独立的轴锁定系统，同时基于减速器输出轴锁止位置为非固定位置的特点，对锁定系统设置相应的定位系统，从而方便在减速器停机，蜗轮蜗杆结构自锁后，对蜗轮轴进一步进行锁止，从而分担蜗轮、蜗杆的持力，以实现对蜗轮、蜗杆结构的保护。

Description

一种工业机器人关节驱动自锁蜗轮蜗杆减速器

技术领域

本发明涉及蜗轮蜗杆减速器技术领域，具体涉及一种工业机器人关节驱动自锁蜗轮蜗杆减速器。

背景技术

蜗轮蜗杆减速器是一组利用蜗轮、蜗杆结构进行传动的设备，其通常利用蜗杆轴作为输入端，蜗轮轴作为输出端，从而实现减速传动，进而实现低转速、大扭矩的动力输出，进而该种减速器常用于机械设备的关节轴的驱动，又有，蜗轮蜗杆减速器由于蜗杆与蜗轮之间较大的传动减速比，通常在蜗杆停止旋转后，蜗轮端无法反向带动蜗杆端转动，即蜗轮、蜗杆之间具备自锁特性，此特性在进行机器人的关节轴驱动时能够实现对关节轴的自锁，但是，现有的该种具备自锁特性的蜗轮蜗杆减速器，其在实现自锁时，作为输入端的蜗杆结构承重全部的锁止持力，容易对蜗杆、蜗轮的齿牙造成损伤，对此，现需要对此种具备自锁性能的蜗轮蜗杆减速器进行改进，为其增加自锁时的持力结构，以减小对蜗轮、蜗杆齿牙的损伤。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种工业机器人关节驱动自锁蜗轮蜗杆减速器，本减速器设置一组独立的轴锁定系统，同时基于减速器输出轴锁止位置为非固定位置的特点，对锁定系统设置相应的定位系统，从而方便在减速器停机，蜗轮蜗杆结构自锁后，对蜗轮轴进一步进行锁止，从而分担蜗轮、蜗杆的持力，以实现对蜗轮、蜗杆结构的保护。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

它包含安装座、驱动电机、驱动蜗杆、全齿蜗轮，其中安装座上通过轴承旋设有支撑轴，全齿蜗轮通过花键轴套固定设置在支撑轴上，驱动蜗杆通过轴承旋设在安装座上，且驱动蜗杆与全齿蜗轮相互啮合设置，驱动电机固定设置在安装座上，驱动蜗杆的端头通过花键轴套固定设置在驱动电机的输出轴上，它还包含：

定位驱动机构，所述的定位驱动机构设置在安装座上，且定位驱动机构与支撑轴相互配合设置；

辅助锁紧机构，所述的辅助锁紧机构设置在定位驱动机构上，且辅助锁紧机构与支撑轴相互配合设置；

在使用时，将安装座固定在机器人的关节安装机构上，将支撑轴的端头与机器人的关节轴连接设置，进而驱动电机带动驱动蜗杆旋转，进而驱动蜗杆带动全齿蜗轮旋转并带动支撑轴旋转，支撑轴带动机器人的关节轴旋转，从而带动机器人的关节臂旋转，在驱动电机停止工作后，驱动蜗杆停止旋转，并对全齿蜗轮锁止，从而实现对支撑轴的锁止，即对机器人关节轴的锁止，在驱动电机挂机停止工作后，通过定位驱动机构调整辅助锁紧机构的角度位置，并通过辅助锁紧机构对支撑轴进行二次锁止，即加强对机器人关节轴的锁止。

优选地，所述的定位驱动机构包含：

安装架，所述的安装架通过轴承旋接套设在支撑轴上；

半齿蜗轮，所述的半齿蜗轮固定设置在安装架上，且半齿蜗轮与支撑轴同轴线设置；

定位蜗杆，所述的定位蜗杆通过轴承旋设在安装座上，且定位蜗杆与半齿蜗轮相互啮合设置；

定位电机，所述的定位电机固定设置在安装座上，定位蜗杆的端头通过花键轴套固定设置在定位电机的输出轴上；

在使用时，通过定位电机带动定位蜗杆旋转，进而定位蜗杆带动半齿蜗轮旋转，半齿蜗轮带动安装架旋转，进而安装架带动辅助锁紧机构转动调整位置，将辅助锁紧机构调整至与停止旋转的支撑轴相配合，进而通过辅助锁紧机构对支撑轴进行锁止。

优选地，所述的辅助锁紧机构包含：

锁紧卡盘，所述的锁紧卡盘套设固定在支撑轴上，且锁紧卡盘设置在安装架的前方；

连接架，所述的连接架固定设置在安装架上；

锁紧推杆，所述的锁紧推杆固定设置在连接架上；

锁紧卡爪，所述的锁紧卡爪固定设置在锁紧推杆的输出轴端，且锁紧卡爪与锁紧卡盘相互啮合卡设；

定位组件，所述的定位组件设置在安装架上，且定位组件与支撑轴相互配合设置；

在使用时，在支撑轴旋转时，支撑轴带动锁紧卡盘旋转，在安装架旋转时，安装架通过连接架带动锁紧推杆旋转，即带动锁紧卡爪旋转，当支撑轴停止旋转，并通过驱动蜗杆与全齿蜗轮之间的自锁进行锁止后，安装架旋转并带动锁紧卡爪旋转，且安装架通过定位组件进行定位，以使得锁紧卡爪与锁紧卡盘的齿之间对齐，接着通过锁紧推杆推动锁紧卡爪插入锁紧卡盘的齿，即实现对支撑轴的锁止。

优选地，所述的定位组件包含：

反射式激光定位器，所述的反射式激光定位器固定设置在安装架的前侧壁上；

定位盘，所述的定位盘套设固定在支撑轴上，且定位盘设置在锁紧卡盘的前方；

反射贴片，所述的反射贴片为数个，且等角度固定设置在定位盘面向反射式激光定位器的一侧面上；

在使用时，支撑轴停止旋转后，即定位盘停止旋转，此时的定位盘上的反射贴片停止旋转，且反射贴片与锁紧卡盘的齿的位置对应，此时启动反射式激光定位器，安装架旋转，当安装架旋转，反射式激光定位器发出的激光信号扫过反射贴片，进而激光信号通过反射贴片反射折回并再次通过反射式激光定位器接收激光信号，此时即安装架带动锁紧卡爪与锁紧卡盘的齿槽对齐定位，此时关闭定位电机，即安装架停止旋转。

优选地，所述的安装座上固定设置有两个支撑块，且两个支撑块对称分别设置在安装架的两侧，支撑块上面向安装架的一侧固定设置有压力传感器。

优选地，所述的安装座上固定设置有隔板，驱动蜗杆与驱动电机连接的一端通过轴承旋接穿置在隔板上，定位蜗杆与定位电机连接的一端通过轴承旋接穿置在隔板上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本装置通过蜗轮蜗杆的自锁特性，通过全齿蜗轮带动支撑轴转动，通过驱动电机带动驱动蜗杆旋转，进而驱动电机停机后即可通过驱动蜗杆对全齿蜗轮进行锁止，又有，设置锁紧卡盘及通过锁紧推杆驱动的锁紧卡爪，实现对支撑轴的二次锁止；

2、锁紧推杆通过连接架安装在安装架上，安装架活动套设在支撑轴上，且安装架通过半齿蜗轮与定位蜗杆的结构实现驱动转动，进而实现安装架的可转动，以实现在支撑轴带动锁紧卡盘旋转并停止后，通过安装架带动锁紧卡爪对锁紧卡盘的齿进行定位，进而实现通过锁紧推杆将锁紧卡爪插入锁紧卡盘，对支撑轴进行二次锁止；

3、支撑轴上固定设置定位盘，定位盘上设置反射贴片，且反射贴片与锁紧卡盘的齿相对应，安装架上设置反射式激光定位器，进而实现安装架依托反射贴片进行定位，即实现锁紧卡爪与锁紧卡盘之间的定位。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的前视图。

图3是本发明中定位驱动机构、辅助锁紧机构的结构示意图。

图4是本发明中全齿蜗轮、驱动蜗杆的结构示意图。

图5是本发明中安装架的结构示意图。

图6是本发明中定位盘、反射贴片的结构示意图。

图7是本发明中安装座的结构示意图。

附图标记说明：

安装座1、驱动电机2、驱动蜗杆3、全齿蜗轮4、定位驱动机构5、安装架5-1、半齿蜗轮5-2、定位蜗杆5-3、定位电机5-4、辅助锁紧机构6、锁紧卡盘6-1、连接架6-2、锁紧推杆6-3、锁紧卡爪6-4、定位组件7、反射式激光定位器7-1、定位盘7-2、反射贴片7-3、支撑块8、压力传感器9、隔板10、支撑轴11。

实施方式

下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，以描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1所示，本实施例包含安装座1、驱动电机2、驱动蜗杆3、全齿蜗轮4，其中安装座1上通过轴承旋设有支撑轴11，全齿蜗轮4通过花键轴套固定设置在支撑轴11上，驱动蜗杆3通过轴承旋设在安装座1上，且驱动蜗杆3与全齿蜗轮4相互啮合设置，驱动电机2固定设置在安装座1上，驱动蜗杆3的端头通过花键轴套固定设置在驱动电机2的输出轴上，它还包含：

定位驱动机构5，所述的定位驱动机构5设置在安装座1上，且定位驱动机构5与支撑轴11相互配合设置；

辅助锁紧机构6，所述的辅助锁紧机构6设置在定位驱动机构5上，且辅助锁紧机构6与支撑轴11相互配合设置；

采用以上设计方案，在使用时，将安装座1固定在机器人的关节安装机构上，将支撑轴11的端头与机器人的关节轴连接设置，进而驱动电机2带动驱动蜗杆3旋转，进而驱动蜗杆3带动全齿蜗轮4旋转并带动支撑轴11旋转，支撑轴11带动机器人的关节轴旋转，从而带动机器人的关节臂旋转，在驱动电机2停止工作后，驱动蜗杆3停止旋转，并对全齿蜗轮4锁止，从而实现对支撑轴11的锁止，即对机器人关节轴的锁止，在驱动电机2挂机停止工作后，通过定位驱动机构5调整辅助锁紧机构6的角度位置，并通过辅助锁紧机构6对支撑轴11进行二次锁止，即加强对机器人关节轴的锁止。

实施例

如图1-7所示，在上述实施例1的基础上，所述的定位驱动机构5包含：

安装架5-1，所述的安装架5-1通过轴承旋接套设在支撑轴11上；

半齿蜗轮5-2，所述的半齿蜗轮5-2固定设置在安装架5-1上，且半齿蜗轮5-2与支撑轴11同轴线设置；

定位蜗杆5-3，所述的定位蜗杆5-3通过轴承旋设在安装座1上，且定位蜗杆5-3与半齿蜗轮5-2相互啮合设置；

定位电机5-4，所述的定位电机5-4固定设置在安装座1上，定位蜗杆5-3的端头通过花键轴套固定设置在定位电机5-4的输出轴上；

隔板10，所述的隔板10固定设置在安装座1上，定位蜗杆5-3穿过隔板10后与定位电机5-4的轴连接设置，且定位蜗杆5-3通过轴承与隔板10旋接，驱动蜗杆3穿置在隔板10上，且驱动蜗杆3通过轴承与隔板10旋接；

支撑块8，所述的支撑块8为两个，且对称设置在安装架5-1的两侧，支撑块8固定设置在安装座1上；

压力传感器9，所述的压力传感器9固定设置在支撑块8上面向安装架5-1一侧的壁上，在安装架5-1旋转时，当安装架5-1转动并抵住压力传感器9后，压力传感器9向外部控制器反馈信号，进而使得定位电机5-4停机，且控制定位电机5-4下一次启动时轴反向转动，从而实现对安装架5-1旋转角度范围的控制；

采用以上设计方案，在使用时，通过定位电机5-4带动定位蜗杆5-3旋转，进而定位蜗杆5-3带动半齿蜗轮5-4旋转，半齿蜗轮5-4带动安装架5-1旋转，进而安装架5-1带动辅助锁紧机构6转动调整位置，将辅助锁紧机构6调整至与停止旋转的支撑轴11相配合，进而通过辅助锁紧机构6对支撑轴11进行锁止。

实施例

如图1-7所示，在上述实施例2的基础上，所述的辅助锁紧机构6包含：

锁紧卡盘6-1，所述的锁紧卡盘6-1套设固定在支撑轴11上，且锁紧卡盘6-1设置在安装架5-1的前方；

连接架6-2，所述的连接架6-2固定设置在安装架5-1上；

锁紧推杆6-3，所述的锁紧推杆6-3固定设置在连接架6-2上；

锁紧卡爪6-4，所述的锁紧卡爪6-4固定设置在锁紧推杆6-3的输出轴端，且锁紧卡爪6-4与锁紧卡盘6-1相互啮合卡设；

定位组件7，所述的定位组件7设置在安装架5-1上，且定位组件7与支撑轴11相互配合设置；

采用以上设计方案，在使用时，在支撑轴11旋转时，支撑轴11带动锁紧卡盘6-1旋转，在安装架5-1旋转时，安装架5-1通过连接架6-2带动锁紧推杆6-3旋转，即带动锁紧卡爪6-4旋转，当支撑轴11停止旋转，并通过驱动蜗杆3与全齿蜗轮4之间的自锁进行锁止后，安装架5-1旋转并带动锁紧卡爪6-4旋转，且安装架5-1通过定位组件7进行定位，以使得锁紧卡爪6-4与锁紧卡盘6-1的齿之间对齐，接着通过锁紧推杆6-3推动锁紧卡爪6-4插入锁紧卡盘6-1的齿，即实现对支撑轴11的锁止。

实施例

如图1-7所示，在上述实施例3的基础上，所述的定位组件7包含：

反射式激光定位器7-1，所述的反射式激光定位器7-1固定设置在安装架5-1的前侧壁上；

定位盘7-2，所述的定位盘7-2套设固定在支撑轴11上，且定位盘7-2设置在锁紧卡盘6-1的前方；

反射贴片7-3，所述的反射贴片7-3为数个，且等角度固定设置在定位盘7-2面向反射式激光定位器7-1的一侧面上；

采用以上设计方案，在使用时，支撑轴11停止旋转后，即定位盘7-2停止旋转，此时的定位盘7-2上的反射贴片7-3停止旋转，且反射贴片7-3与锁紧卡盘6-1的齿的位置对应，此时启动反射式激光定位器7-1，安装架5-1旋转，当安装架5-1旋转，反射式激光定位器7-1发出的激光信号扫过反射贴片7-3，进而激光信号通过反射贴片7-3反射折回并再次通过反射式激光定位器7-1接收激光信号，此时即安装架5-1带动锁紧卡爪6-4与锁紧卡盘6-1的齿槽对齐定位，此时关闭定位电机5-4，即安装架5-1停止旋转；

在具体进行定位控制时，在启动定位电机5-4时，若反射式激光定位器7-1未接受到返回信号，则在反射式激光定位器7-1接收到信号时定位电机5-4停机；若反射式激光定位器7-1已接收到返回信号，则定位电机5-4继续工作以带动安装架5-1旋转，且在反射式激光定位器7-1下一次接收到信号时定位电机5-4停机。

采用本发明公开的技术方案后，能够实现：

在使用本装置时，将安装座1固定在机器人的关节安装结构部上，将支撑轴11与机器人关节轴连接，进而驱动电机2带动驱动蜗杆3旋转，进而带动全齿蜗轮4旋转，进而带动支撑轴11旋转，进而带动机器人的关节轴旋转，实现带动机器人的关节手臂运动进行相关工作，当机器人手臂停止运动时，驱动电机2关机并且电机轴锁死，此时驱动蜗杆3停止旋转并静止，进而通过蜗轮蜗杆之间的自锁特性，通过驱动蜗杆3将全齿蜗轮4锁死，即将支撑轴11锁死，即对机器人的关节轴锁死；

在驱动电机2的轴停止旋转后，定位电机5-4启动并带动定位蜗杆5-3旋转，定位蜗杆5-3带动半齿蜗轮5-2旋转，进而带动安装架5-1旋转，随着安装架5-1旋转的反射式激光定位器7-1旋转对齐接收到反射贴片7-3返回的光信号时定位电机5-4停止，安装架5-1定位，且在安装架5-1定位同时，连接架6-2随安装架旋转带动锁紧推杆6-3及锁紧卡爪6-4运动，锁紧卡爪6-4运动至与锁紧卡盘6-1的齿位置对齐，控制锁紧推杆6-3推出锁紧卡爪6-4插入锁紧卡盘6-1，进而实现对锁紧卡盘6-1的锁止及对支撑轴11的二次锁止；

在支撑轴11旋转的过程中，支撑轴11带动锁紧卡盘6-1与定位盘7-2同步运动。在安装架5-1转动进行定位时，定位盘7-2上的反射贴片7-3与锁止卡盘6-1的齿对齐，进而在通过反射式激光定位器7-1与反射贴片7-3对齐并将安装架5-1停止转动时，实现锁紧卡爪6-4与锁紧卡盘6-1的齿的对齐。

采用上述的技术方案，能够达到的技术优势如下：

1、本装置通过蜗轮蜗杆的自锁特性，通过全齿蜗轮4带动支撑轴11转动，通过驱动电机2带动驱动蜗杆3旋转，进而驱动电机2停机后即可通过驱动蜗杆3对全齿蜗轮4进行锁止，又有，设置锁紧卡盘6-1及通过锁紧推杆6-3驱动的锁紧卡爪6-4，实现对支撑轴11的二次锁止；

2、锁紧推杆6-3通过连接架6-2安装在安装架5-1上，安装架5-1活动套设在支撑轴11上，且安装架5-1通过半齿蜗轮5-2与定位蜗杆5-3的结构实现驱动转动，进而实现安装架5-1的可转动，以实现在支撑轴11带动锁紧卡盘6-1旋转并停止后，通过安装架5-1带动锁紧卡爪6-4对锁紧卡盘6-1的齿进行定位，进而实现通过锁紧推杆6-3将锁紧卡爪6-4插入锁紧卡盘6-1，对支撑轴11进行二次锁止；

3、支撑轴11上固定设置定位盘7-2，定位盘7-2上设置反射贴片7-3，且反射贴片7-3与锁紧卡盘6-1的齿相对应，安装架5-1上设置反射式激光定位器7-1，进而实现安装架5-1依托反射贴片7-3进行定位，即实现锁紧卡爪6-4与锁紧卡盘6-1之间的定位。

对于本领域的技术人员来说，其可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改、部分技术特征的等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种工业机器人关节驱动自锁蜗轮蜗杆减速器，它包含安装座（1）、驱动电机（2）、驱动蜗杆（3）、全齿蜗轮（4），其中安装座（1）上通过轴承旋设有支撑轴（11），全齿蜗轮（4）通过花键轴套固定设置在支撑轴（11）上，驱动蜗杆（3）通过轴承旋设在安装座（1）上，且驱动蜗杆（3）与全齿蜗轮（4）相互啮合设置，驱动电机（2）固定设置在安装座（1）上，驱动蜗杆（3）的端头通过花键轴套固定设置在驱动电机（2）的输出轴上；其特征在于，它还包含：

定位驱动机构（5），所述的定位驱动机构（5）设置在安装座（1）上，且定位驱动机构（5）与支撑轴（11）相互配合设置；

辅助锁紧机构（6），所述的辅助锁紧机构（6）设置在定位驱动机构（5）上，且辅助锁紧机构（6）与支撑轴（11）相互配合设置。

2.根据权利要求1所述的一种工业机器人关节驱动自锁蜗轮蜗杆减速器，其特征在于：所述的定位驱动机构（5）包含：

安装架（5-1），所述的安装架（5-1）通过轴承旋接套设在支撑轴（11）上；

半齿蜗轮（5-2），所述的半齿蜗轮（5-2）固定设置在安装架（5-1）上，且半齿蜗轮（5-2）与支撑轴（11）同轴线设置；

定位蜗杆（5-3），所述的定位蜗杆（5-3）通过轴承旋设在安装座（1）上，且定位蜗杆（5-3）与半齿蜗轮（5-2）相互啮合设置；

定位电机（5-4），所述的定位电机（5-4）固定设置在安装座（1）上，定位蜗杆（5-3）的端头通过花键轴套固定设置在定位电机（5-4）的输出轴上。

3.根据权利要求2所述的一种工业机器人关节驱动自锁蜗轮蜗杆减速器，其特征在于：所述的辅助锁紧机构（6）包含：

锁紧卡盘（6-1），所述的锁紧卡盘（6-1）套设固定在支撑轴（11）上，且锁紧卡盘（6-1）设置在安装架（5-1）的前方；

连接架（6-2），所述的连接架（6-2）固定设置在安装架（5-1）上；

锁紧推杆（6-3），所述的锁紧推杆（6-3）固定设置在连接架（6-2）上；

锁紧卡爪（6-4），所述的锁紧卡爪（6-4）固定设置在锁紧推杆（6-3）的输出轴端，且锁紧卡爪（6-4）与锁紧卡盘（6-1）相互啮合卡设；

定位组件（7），所述的定位组件（7）设置在安装架（5-1）上，且定位组件（7）与支撑轴（11）相互配合设置。

4.根据权利要求3所述的一种工业机器人关节驱动自锁蜗轮蜗杆减速器，其特征在于：所述的定位组件（7）包含：

反射式激光定位器（7-1），所述的反射式激光定位器（7-1）固定设置在安装架（5-1）的前侧壁上；

定位盘（7-2），所述的定位盘（7-2）套设固定在支撑轴（11）上，且定位盘（7-2）设置在锁紧卡盘（6-1）的前方；

反射贴片（7-3），所述的反射贴片（7-3）为数个，且等角度固定设置在定位盘（7-2）面向反射式激光定位器（7-1）的一侧面上。

5.根据权利要求4所述的一种工业机器人关节驱动自锁蜗轮蜗杆减速器，其特征在于：所述的安装座（1）上固定设置有两个支撑块（8），且两个支撑块（8）对称分别设置在安装架（5-1）的两侧，支撑块（8）上面向安装架（5-1）的一侧固定设置有压力传感器（9）。

6.根据权利要求5所述的一种工业机器人关节驱动自锁蜗轮蜗杆减速器，其特征在于：所述的安装座（1）上固定设置有隔板（10），驱动蜗杆（3）与驱动电机（2）连接的一端通过轴承旋接穿置在隔板（10）上，定位蜗杆（5-3）与定位电机（5-4）连接的一端通过轴承旋接穿置在隔板（10）上。

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